Litium-luftbatterier

Med s.k. litium-luftbatterier finns möjlighet att drastiskt öka energidensiteten. Jämfört med konventionella litium-jonbatterier som används i mobiltelefoner och bärbara datorer kan mängden lagrad energi per volymsenhet ökas med ända upp till 5-10 gånger.

Det speciella med litium-luftbatterier är reaktionen på katodsidan, dvs. den som utgör pluspolen i batteriet. Här reagerar litiumjoner, som vandrat från anodsidan, vid en porös elektrodyta med syrgas ifrån omgivningen. Den önskvärda produkten är litiumperoxid, Li2O2, vilken gör att reaktionen kan styras åt andra hållet så man får ett uppladdningsbart batteri. För att detta ska fungera krävs också ett litiumsalt i ett organiskt lösningsmedel som elektrolyt, samt en katalysator (vanligtvis MnO2) för att underlätta katodreaktionerna.

Denna typ av batteri är fortfarande på utvecklingsstadiet, och det finns många aspekter som är viktiga för batteriets slutliga prestanda. Strukturen för katodmaterialet, elektrolytens sammansättning, typ och mängd av katalysator, och battericellens slutliga utformning är några viktiga faktorer.

Vid ÅABC undersöker vi för närvarande:

• Kompositionen av katodmaterialet, innehållande kol, polymerbindare och katalysator
• Elektrolytens betydelse för reaktionerna i batteriet
• Reversibiliteten för de litiumreaktioner som sker vid katoden
• Syntes och karaktärisering av katalysatorn

Finansiering

• Svenska Energimyndigheten

Publikationer

1. R. Younesi, G. M. Veith, P. Johansson, K. Edström, T. Vegge, "Lithium salts for advanced lithium batteries: Li–metal, Li–O2 , and Li–S", Energy Environ. Sci. 8, 1905–1922 (2015) [link]
2. R. Younesi, M. Hahlin, F. Björefors, P. Johansson, and K. Edström, Chem. Mater. 25, 77–84 (2013) [link]
3. J. Liu, M. Roberts, R. Younesi, M. Dahbi, K. Edström, T. Gustafsson, J. Zhu, J. Phys. Chem. Lett. 4 4045-4050 (2013) [link]